第四节地球的圈层结构 教案

第一章 宇宙中的地球
第四节 地球的圈层结构
【课标要求】
运用示意图，说明地球的圈层结构。
【教材分析】
本节教材内容是对整个必修第一册的总的概括，帮助学生建立起四大圈层的整体概念，利于后续各章节分述各圈层的具体内容。本节内容主要从地球的内部圈层结构和外部圈层结构两个标题展开，第一个标题介绍了科学家研究地球的方法和地球内部圈层的具体特点，是本节课的重点，第二个标题则简要介绍了外部圈层及四大圈层之间的联系和渗透特点。
【教学目标】
1.解读地球内部地震波传播速度变化图，了解科学家研究地球结构的方法，树立科学探索精神。
2.借助图表，说明地球内、外圈层结构的范围、组成等结构特点。
3.结合实例说明自然环境的组成，理解各圈层对自然环境形成的作用。
4.结合实例说明四大圈层之间的相互关系，增强人地协调观。
【教学重难点】
重点：地球的内部圈层结构及四大圈层的相互关系
难点：地球的内部圈层结构的划分
【教学方法】
绘图演示法、比较归纳法、探究法等
【新课导入】
随着科技的发展，人类不仅发明了射电望远镜，能够探测到更远的星空，还发明了显微镜，能够观察到过去肉眼无法观察的微观世界，但是对地球内部的具体情况，至今还不能眼见为实，还不曾有谁能够钻进地球的内部去实地看看。目前，最深的钻井，深度仅为12千米，相对于地球6371千米的平均半径仅仅触及地球的“表皮”。那么人类通过什么方式认识地球的内部结构呢 地球的内部结构究竟是怎样的呢
【讲授过程】
（过渡）地球的内部结构，无法直接观察。科学家主要通过对“地震波”的研究来了解地球的内部结构。
一、地球的内部圈层结构
请同学们阅读教材P21页及图1.34，思考、讨论下列问题：（课件展示问题）
1.什么是地震波？
2.地震波分为哪两类？其传播速度有何特点？通过物质的性质有何不同？
3.什么是不连续面？
4.莫霍界面和古登堡界面的深度分别是多少？在不同的不连续面处，地震波的传播速度有何变化？这说明了什么问题？
学生讨论后、发言、小组之间进行点评，师生共同总结。
参考答案：
1.地震波：地震发生时，地下岩石受到强烈冲击，产生弹性震动，并以波的形式向四周传播。
2.地震波有纵波(P波)和横波(S波)之分。纵波的传播速度较快，可以通过固体、液体和气体传播；横波的传播速度较慢，只能通过固体传播。纵波和横波的传播速度，都随着所通过物质的性质而变化。
3.不连续面：从地球内部地震波曲线图上，可以看出地震波在一定深度发生突然变化(图1.34)，这种波速突然变化的面叫不连续面。（课件展示地球内部地震波曲线图，并引导学生观察和表述特点）
4.地球内部有两个不连续面：一个在大陆地面下平均33千米处，在这个不连续面下，横波和纵波的速度都明显增加，这个不连续面叫莫霍界面”，另一个在地下约2900千米处，在这里纵波的传播速度突然下降，横波完全消失，这个面叫古登堡界面。每个不连续面处地震波波速的变化说明该处的物质组成发生了变化，比如固液气三态的变化等。
（过渡）教师拿出一枚煮熟的鸡蛋，用刀将鸡蛋一分为二，向学生展示鸡蛋有壳、清和黄三个圈层结构。地球内部以这两个不连续面为界，就像鸡蛋的结构一样，也分为三个圈层，分别叫做地壳、地幔和地核。
请同学们阅读教材P22页，思考下列问题：（课件展示地球内部圈层结构图）
1.读图找出并对比地球内部各圈层结构的范围？
2.地壳的分布厚度是否均匀？有什么分布特点？
3.地球内部三大圈层的组成物质有何不同？
4.读图找出岩浆的发源地——软流层，并说明它的分布位置特点。
5.读图找出岩石圈的范围，用文字概括，并说出它的组成物质。
6.地球的内核和外核有何不同？
学生讨论后、发言、小组之间进行点评，师生共同总结。
参考答案：
1.地球内部圈层的最外层为地壳。地壳是地球表面一层由固体岩石组成的坚硬外壳，位于平均33千米深处的莫霍界面以外。中间一层为地幔，从莫霍界面直至2900千米深处的古登堡界面，占地球总体积的80%。古登堡界面以下到地心为地核，厚度约3400多千米。所以，地球内部圈层从外向内依次是地壳、地幔、地核，厚度越向内部越厚。
2.地壳厚薄不一，海洋地壳薄，一般为5一10千米；大陆地壳厚，平均厚度为39―41千米，有高大山脉的地方地壳会更厚，最厚达70千米。
3.地壳和软流层以上的地幔部分，均由岩石组成。地核主要由铁和镍等金属组成。
4.根据地震波波速的变化，地幔分为上地幔和下地幔。上地幔的上部存在一个软流层，温度很高，岩石部分熔融，能缓慢流动。科学家推断，软流层是岩浆的主要发源地，地球板块的运动与之相关。
5.上地幔顶部（软流层以上的地幔部分）与地壳都由坚硬的岩石组成，合称岩石圈。
6.根据地震波的变化，可将地核分为外核和内核两层。外核是熔融状态的金属物质，科学家认为，外核液态物质的运动形成了地球的磁场。内核是一个密度极大的固体金属球，超强的压力将铁原子和镍原子紧紧挤压在一起。
【课堂演练】
读“地球圈层结构示意图”，完成下列小题。
1．关于图中各圈层的叙述正确的是（ ）
A．地球外部圈层由A、B、C、D四部分组成。
B．地球内部圈层由E、F、G三部分组成。
C．A、B、C、D、E共同形成了人类赖以生存的地理环境。
D．地震波在F、G交界面上，传播速度减为0。
2．有关岩石圈的叙述，正确的是（ ）
①包括地壳和地幔 ②主要是由各种岩石组成的
③位于软流层以上 ④厚度不一，大陆部分厚，大洋部分薄，甚至缺失。
A．①② B．②③ C．①④ D．②④
【答案】1．C 2．B
【分析】
1．读图可知，A为大气圈，B为生物圈，C为水圈，D为地壳，E为软流层以上的地幔部分，F为软流层以下的地幔部分，G为地核，D、E合为岩石圈。地球外部圈层由A大气圈、B生物圈、C水圈三部分组成，A错误。地球内部圈层由D地壳、E、F地幔、G地核组成，B错误。A大气圈、B生物圈、C水圈、D、E岩石圈相互联系相互影响，共同形成了人类赖以生存的地理环境，C正确。F、G交界面为古登堡界面，在古登堡界面，横波完全消失，传播速度减为0，纵波波速也突然下降，D错误。故选C。
2．岩石圈是指软流层以上，由岩石组成的部分，包括地壳和上地幔的顶部，①错误；岩石圈主要是由各种岩石组成的，位于软流层以上，②③正确；岩石圈在地球表面厚度不一，但不会缺失，④错误。B正确，ACD错误。故选B。
（过渡）地球的结构是个多圈层结构，不仅有内部圈层，还有外部圈层，地球的外部圈层包括大气圈、水圈和生物圈。
二、地球的外部圈层结构
请同学们阅读教材P23页，思考并完成下列表格：（课件展示地球外部圈层结构图）
地球的外部圈层 概念 组成 作用
大气圈
水圈
生物圈
学生在小组内展示、交流自己的答案后，教师通过课件展示，进行观点统一。
参考答案：
外部圈层 概念 组成 作用
大气圈 由气体和悬浮物质组成的复杂系统 由气体和悬浮物质组成，主要成分是氮气和氧气。 笼罩着地球，使得地球上的温度变化和缓，同时提供了生物生存所必需的氧气。大气圈中的风、云、雨、雪等天气现象，与人类息息相关。
水圈 是地表和近地表的各种形态水体的总称 主体是海洋，还包括陆地上的河流、湖泊、沼泽、冰川、地下水等。 水是最活跃的自然环境要素之一，在地球表面物质迁移和能量转换中起着十分重要的作用，是人类和其他生物生存和发展所不可或缺的。
生物圈 是地球表层生物的总称。 多数生物集中分布在大气圈、水圈与岩石圈很薄的接触带中。 生物从环境中获取物质和能量，同时也在促进太阳能转化、改变大气圈和水圈组成、改造地表形态等起着重要作用。
请同学们阅读教材P24页活动，思考下列问题：（课件展示图1.36自然景观照片）
1.找出照片中主要事物，如山、云、山顶积雪、河流、草、树木等。
2.将找出的事物按照大气圈、水圈、生物圈和岩石圈进行分类。
3.思考各事物之间的联系，完善下图（在虚线上标出各圈层之间相互关系的箭头），概括四大圈层之间的相互关系。
教师提问，师生共同总结。
参考答案：
2.大气圈：云；水圈：山顶积雪、河流；生物圈：草、树木；岩石圈：山。
3.大气圈、水圈、生物圈与岩石圈相互联系、相互渗透，共同构成人类赖以生存和发展的自然环境。
【课堂演练】
读“地球各圈层划分示意图”,完成下面小题。
1．下列关于地球圈层结构的叙述,错误的是（ ）
A．地球具有明显的圈层结构特征
B．地球可分为内部和外部两大圈层结构
C．地幔属于地球内部圈层中中间的一层
D．地壳既属于地球外部圈层又属于地球内部圈层
2．下列关于图中地球各圈层的叙述,正确的是（ ）
A．C圈层是由岩石构成的,故称为岩石圈
B．B所在的圈层使地球表面形成了不同的自然带和自然景观类型
C．A圈层是外部圈层中厚度最大的
D．D圈层是一般认为的岩浆的发源地
【答案】1．D 2．C
【分析】
1．读图，地球具有明显的圈层结构特征，A叙述正确。地球可分为内部和外部两大圈层结构，B叙述正确。地幔属于地球内部圈层中中间的一层，C叙述正确。地壳属于地球内部圈层，不属于地球外部圈层，D叙述错误，符合题意。故选D。
2．读图，C圈层大陆部分平均厚度33km，是地壳，A错误。B所在的圈层是水圈，使地球表面形成了不同的陆地和海洋景观类型，B错误。A圈层是外部圈层中厚度最大的大气圈，C正确，D圈层是地核中的外核，岩浆的发源地一般认为在上地幔上部的软流层，D错误。故选C。
课堂小结：不管是凡尔纳的科幻小说《地心游记》，还是爱德蒙.哈雷的“地球空心理论”，说明人们一直对地球内部结构充满了好奇，随着探测技术手段的日新月异，关于地球内部结构的了解将会越来越清晰，人类对地球做为同心圈层的认识也会越来越深刻，人地协调将是永恒的主题。
【板书设计】
第四节 地球的圈层结构
一、地球的内部圈层结构
1.地震波 纵波 横波
2.不连续面 莫霍界面 古登堡界面
3.地壳 地幔 地核
4.岩石圈 软流层
二、地球的外部圈层结构
大气圈 水圈 生物圈
四大圈层——岩石圈
【课堂过关检测】
读“黄果树瀑布景观图”，回答下列各题。
1．构成该景观的主体要素属于的圈层是（ ）
A．生物圈 B．水圈 C．岩石圈 D．大气圈
2．在景观图中，代表自然地理系统中最活跃圈层的要素是（ ）
A．瀑布 B．岩石 C．树木花草 D．大气
3．该景观的形成过程，充分说明了（ ）
A．图中各圈层都是连续而不规则的，且都相互联系
B．图中的各圈层之间存在着物质迁移和能量转化
C．图中的各圈层是独立发展变化的
D．图中各圈层内部物质运动的能量都来自太阳辐射能
下图为地球内部圈层局部示意图。据此完成下面小题。
4．图中（ ）
A．①为岩石圈 B．软流层以上由岩石组成
C．③为上地幔 D．古登堡界面以上为地核
5．图中①②③之间的关系为下图中的（ ）
A． B． C． D．
【课堂过关检测】参考答案
【答案】1．B 2．C 3．B
【分析】
1．景观图中涉及的圈层有水圈、生物圈、岩石圈、大气圈；该景观的主体要素是瀑布，应归属于水圈。故选B。
2．地球的圈层结构中，最活跃的圈层是生物圈。在景观图中，花草树木属于生物圈，C正确。瀑布属于水圈，岩石属于岩石圈，大气属于大气圈。故选C。
3．图中水圈是连续而不规则的，并非各圈层都是连续而不规则的，A错误。图中的各圈层相互联系，各圈层之间存在着物质迁移和能量转化，B正确。图中的各圈层是联系的、发展变化的，C错误。瀑布的形成涉及的能量有太阳辐射能，也有重力势能，D错误。故选B。
【答案】4．B 5．D
【分析】
4．读图可知，①位于莫霍界面以上，为地壳，A错误；③位于软流层以上，由坚硬的岩石组成，为岩石圈，B正确，C错误；古登堡界面以下为地核，D错误。故选B。
5．读图可知，①为地壳，③为岩石圈，①②之间不存在包含关系，AB错误；③包含①的全部和②的部分，即岩石圈包括地壳全部和上地幔顶部，C错误，D正确。故选D。
【课后反思】
地球的内部圈层结构类似煮熟的鸡蛋，地壳、地幔和地核依次对应着蛋壳、蛋清和蛋黄，学生需要重点记住的是分层的不连续面的深度和名称、地壳的平均厚度、岩石圈的范围等重要知识点。地球的外部圈层除了概念外，重点是各圈层之间的相互关系。学习过程中，可以学生自主学习为主，能引导学生动手画图加以说明更好。